伏安法测非线性电阻特性探究

"伏安法是一种常用的电学测量技术，用于研究电学元件的伏-安特性，即电流随电压变化的关系。本实验着重于非线性电阻，如二极管和小电珠，通过测绘它们的伏-安特性曲线来理解和分析其内部物理过程。实验目标包括绘制非线性电阻的特性曲线，以及探讨动态电阻的概念和导体电阻与温度的关系。" 【实验目的】 实验旨在让学生掌握伏安法的基本操作，实际操作中测绘非线性电阻（如二极管）和小电珠的伏-安特性曲线，了解这些元件的工作原理。通过实验，学生能够理解动态电阻的概念，并观察到非线性电阻的特性如何反映了物理过程，例如温度变化对导体电阻的影响。 【实验原理】 伏安特性曲线描绘了电压与电流的对应关系。对于线性元件，曲线为直线，遵循欧姆定律；而非线性元件则表现出曲线特性。在非线性电阻中，动态电阻是曲线上的切线斜率，它随工作条件变化而变化。对于小电珠，其动态电阻与灯丝温度紧密相关，温度升高会增加电阻。对于二极管，动态电阻的变化与PN结的势垒高度有关，正向导通时电阻较低，反向截止时电阻极高。 【实验仪器及器材】 实验设备包括精密的电流表、电压表、直流电源、不同类型的电阻元件，如二极管、小电珠，以及必要的开关和连接线。选择适当的电流表连接方式（内接法或外接法）可以减小测量误差。 【注意事项】 实验过程中，必须留意电流表和电压表的内阻，它们会影响测量结果。同时，要确保电源电压不超过元件的额定值，防止损坏。 【实验内容】 1. 动态电阻：动态电阻是元件在特定工作点的瞬时电阻，对于线性电阻是恒定的，而非线性电阻则随电压和电流变化而变化。 2. 非线性电阻的物理过程：小电珠的伏安特性揭示了电阻与温度的相互作用，而二极管的特性则展示了PN结在导通和截止状态下的电阻差异。 3. 导体电阻与温度的关系：导体的电阻受温度影响，温度上升会增加电阻，反之则降低。在稳定的温度条件下，伏安特性为直线，反映出电阻的恒定。 通过这个实验，学生不仅能够掌握伏安法的实践技巧，还能深入理解电学元件的工作原理，特别是非线性电阻的特性，为进一步学习电子学和固体物理学打下基础。